Enseñar genética en la escuela Desde el ADN hasta los caracteres

Enseñar genética en la escuela

DESDE EL ADN HASTA LOS CARACTERES

María Jesús Arbiza*

En el artículo anterior, 1 fundamentamos la importancia de introducir a los niños, desde la escuela primara, en los conceptos básicos de la transmisión de los caracteres en los seres vivos, y, por lo tanto, es necesario que los profesores de este nivel tengan una base conceptual que les permita trabajar con sus alumnos en este ámbito de la ciencia.

Revisamos los conceptos de genes, ácido desoxirribonucleico (ADN) y cromosomas, explicando que el ADN es la sustancia con el código genético de cada ser vivo y que este código se encuentra en todas las células, en estructuras llamadas cromosomas, en tanto que las secciones de ADN encargadas de regular una determinada característica se llaman genes.

Quedó claro que el código está en las bases del ADN, pero surge una pregunta: ¿Cómo es que la información del ADN se manifiesta en determinadas características?

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Los protagonistas del proceso

El ADN Ya quedó establecido que el primer protagonista de la información genética es el ADN, cuya molécula está formada por dos largas cadenas de

* Ingeniera Agrícola por la UNAM

Química por la Universidad Metropolitana y maestra en Ense el proyecto educativo de Correo del Maestro desde 1997. 1 Correo del Maestro, núm. 235, pp. 29-35. nucleótidos que se enroscan como una escalera en forma de caracol o hélice, cuyas columnas están formadas por el azúcar desoxirribosa y los grupos fosfato, y los escalones, por las bases nitrogenadas complementarias que se ubican hacia dentro y establecen uniones entre sí, y que la secuencia de esas bases es la que representa el código genético.

Las proteínas Estas sustancias, de las que tanto se oye hablar, representan el segundo protagonista de la información genética. Se puede decir que son las

moléculas que efectúan el trabajo. Están formadas por unidades llamadas aminoácidos, de compleja estructura química, cuya combinación da lugar a distintas proteínas. El largo de la cadena de aminoácidos que forma cada proteína es variable, y también lo es la secuencia de los diferentes aminoácidos en ella.

Así, cada proteína es diferente de otra, y su formación depende de un gen específico para cada una.

Proteína

Aminoácidos

Enlaces

Las proteínas determinan la forma y la estructura de las células y dirigen casi todos los procesos vitales. Cada proteína cumple una función específica que permite a las células vivir. Dichas funciones son innumerables, así que sólo ofrecemos los siguientes ejemplos: Algunas proteínas constituyen estructuras de las células, como las membranas celulares: el colágeno ayuda a la formación del tejido conjuntivo fibroso; la elastina, del tejido conjuntivo elástico; y la queratina, de la epidermis, etcétera. reparación, de modo que cuando se requiere esta función, sólo se puede efectuar si se

encuentran las proteínas necesarias para formar los tejidos adecuados. Si ocurre una hemorragia, las proteínas participan en la coagulación produciendo fibrinógeno, fibrina y, finalmente, un coágulo. das las reacciones químicas del metabolismo celular, es decir, son catalizadoras. Entre ellas están las amilasas, que permiten la degradación del almidón (como la ptialina de la sali- va) y las lipasas (como la pancreática), que de- gradan los lípidos, etcétera. los seres vivos de agentes externos (son ant i c u e r p o s ) , c o m o l a s i n m u n o g l o b u l i n a s . L a

trombina y el fibrinógeno contribuyen a la formación de coágulos sanguíneos para evitar hemorragias. procesos metabólicos, como la insulina (que controla los niveles de glucosa en la sangre), la hormona del crecimiento y la calcitonina (que regula el metabolismo del calcio). moglobina, que lleva el oxígeno en la sangre d e l o s v e r t e b r a d o s , y l a h e m o c i a n i n a , q u e transporta el oxígeno en la sangre de los invert e b r a d o s , o l a s l i p o p ro t e í n a s , q u e t r a n s p o r tan los lípidos por la sangre. de la clara de huevo, que sirve para el desarrollo del embrión, y la caseína de la leche, fundamental para el desarrollo y crecimiento de las crías de los mamíferos.

Reseñamos sólo unas pocas de los millones de funciones que efectúan las proteínas, pero debe quedar claro que éstas desarrollan un papel fundamental para que cada ser vivo se construya y sea lo que es: prácticamente todos los procesos biológicos dependen de la presencia o la actividad de proteínas (ordenan formar o forman otras sustancias, regulan las reacciones químicas, etcétera).

Todas las proteínas llevan a cabo su función de la misma manera: uniéndose de manera selectiva a otras moléculas. Las estructurales se unen a otras moléculas de la misma proteína para originar una estructura más grande. Otras proteínas se unen a moléculas de otro tipo de sustancias, por ejemplo: los anticuerpos, a los antígenos; la hemoglobina, al oxígeno; y las enzimas, a sus sustratos.

Las proteínas entran en los seres vivos a través de la ingestión de alimentos, luego se degradan en aminoácidos libres, y con éstos se forman las proteínas propias de cada organismo.

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Alimentos ricos en proteínas

El ARN El tercer protagonista en la transmisión de la información genética es el ácido ribonucleico (ARN). El ADN –como hemos visto repetidamente– tiene la información, y con ésta se elaboran las proteínas; pero él no puede interactuar directamente con las estructuras celulares para faARN, que es bricarlas, y ahí es donde participa el la sustancia que lo ayuda. Se puede decir que el ARN es el intermediario entre el ADN y las proteínas.

El ARN tiene una estructura análoga a la del ADN. Está formado por unidades encadenadas llamadas ribonucleótidos. Los ribonucleótidos están constituidos por un azúcar llamado ribosa, un grupo fosfato y una base. Las bases que pueden formar los ribonucleótidos son adenina, citosina, guanina y uracilo. Como vemos, son casi ADN, las mismas que forman los nucleótidos del con excepción de la timina, que es remplazada por el uracilo. El ARN no está formado por dos cadenas enfrentadas unidas sino por una sola.

Ribonucleótido

Fosfato

Ribosa Estructura del ARN

A

G

U Bases

A: Adenina. G: Guanina. U: Uracilo. C: Citosina. C

C

El proceso

Ya tenemos a los tres protagonistas, ahora sólo falta entender cómo, con la información que está en el ADN, se forman las proteínas que comandarán todo lo demás para que cada ser sea lo que es.

Está claro que:

ADN ARN Proteínas

En el núcleo de las células, la información que tiene el ADN se transcribe (copia) al ARN, para que éste pueda llevarla al citoplasma, donde se forman las proteínas. ARN, sólo se necesita una de

Para sintetizar las cadenas del ADN, por lo que la sección de la cual se copiará la información debe abrirse (co- mo un cierre). Los ribonucleótidos (cuya síntesis fue regulada por un tipo de proteínas enzimátiADN, se enfrentan cas) van hacia la cadena de al nucleótido que tiene la base que le permite acomodarse, y se van uniendo entre ellos por el fosfato (véase la imagen de la estructura del ARN). Recordemos que la guanina sólo se en-

frenta a la citosina; y la timina hace lo propio con la adenina. Los ribonucleótidos no tienen timina sino uracilo, que es muy semejante a ésta y la remplaza, pues también puede enlazarse a la adenina. Gracias a este proceso, el ARN es un completo reflejo de la sección de ADN copiada.

ADN

Sección de ADN "abierta". Llegan los nucleótidos complementarios y se va formando la cadena de ARN.

A: Adenina. T: Timina. G: Guanina. U: Uracilo. C: Citosina. ARN ARN

D e s p u é s d e e s t e p ro c e s o , q u e d a f o r m a d o ARN, sustancia que sí tiene la posibilidad

el de abandonar el núcleo llevando el código del ADN. El proceso por el que el ARN regula la síntesis de proteínas es sumamente complejo, y a lo largo de él intervienen diferentes tipos de ARN (que cumplen distintas funciones), enzimas y otras moléculas, pero consideramos que el detalle escapa a la finalidad de este texto. Sólo ARN formado se llama diremos que este primer mensajero, ya que es el que lleva la información (el mensaje) a unas estructuras del citoplasma llamadas ribosomas. ARN ribosomal es el encargado final de dar

El la información para sintetizar las proteínas; es el más abundante en las células y forma parte de los ribosomas, organelos donde se lleva a cabo la síntesis de las proteínas. Se forma según la seARN men-cuencia de nucleótidos presente en el sajero para lo que se copia la información. Se trata de un proceso semejante al descrito para la ADN. formación de éste a partir del

Otro tipo de ARN que interviene es el de transferencia, que también se forma en el núcleo y es el encargado de recoger los aminoácidos del citoplasma para llevarlos al ribosoma. Así, en este organelo se unen de acuerdo con las instrucciones, formando las proteínas indicadas.

Conclusiones

Si bien no es necesario que el docente explique a sus alumnos las estructuras químicas de las biomoléculas que participan es este proceso fundamental para los seres vivos, y menos aún que ahonde en los complejos mecanismos que ocurren, sí creemos importante que tenga los fundamentos para comprender qué es la genética y qué implica la transmisión de caracteres.

Esta comprensión permitirá a los maestros entender muchos conceptos que trabajan con sus alumnos, como biodiversidad, semejanzas y diferencias entre las personas y los seres vivos, y les ayudará a explicar a sus alumnos qué los hace únicos, por qué los miembros de las familias tienen rasgos en común, por qué algunas enfermedades –como la diabetes o el cáncer– son más comunes en ciertas familias, por qué es importante conocer el historial de salud de la familia y por qué los médicos hacen preguntas sobre él.

Dichos conocimientos también contribuirán a la comprensión de algunos procesos biológicos, como la reproducción y la nutrición, que forman parte importante de los currículos de primaria. Por ejemplo, entender el papel de las proteínas en un ser vivo permite darse cuenta de la importancia de consumir la variedad y cantidad de alimentos proteicos necesarias para tener una buena salud. Cantidad, para que en las células se encuentren el número de aminoácidos necesarios; y variedad, a fin de disponer de todos los tipos de aminoácidos que se requieren para formar las proteínas indispensables para cumplir con las funciones que ellas tienen en el organismo.

En el artículo siguiente, hablaremos de cómo se transmiten los caracteres de una generación a otra y, como indicamos en el primer artículo, por qué los cromosomas están en pares, y qué es un organismo homocigoto, y uno heterocigoto.