Para comprender bien los mecanismos de evolución, la expresión genética y en general las bases principales de la vida, no puede pasar desapercibida una comprensión, al menos general, de qué es el ADN, y cómo está compuesto.
El ADN es un tipo de ácido nucleico con unas características propias que lo definen e identifican. En general, ácidos nucleicos naturales sólo existen dos, el ADN y el ARN, pero la definición de ácido nucleico es más general que lo que permite definir al ADN y al ARN, y por ese motivo existen más ácidos nucleicos creados en laboratorio.
Un ácido nucleico es un producto químico compuesto, en el sentido de que está formado por elementos individuales, cada uno de ellos con una estructura común que los identifica, del mismo modo que en una cadena podemos identificar cada uno de sus eslabones, o en un tren sus vagones. En química, a estas cadenas compuestas se las llaman polímeros (poli = mucho, mero = parte), y a cada una de sus unidades individuales, monómeros (mono = uno, mero = parte). A cada monómero, en el caso de los ácidos nucleicos, se le denomina nucleótido, y son los nucleótidos los eslabones (monómeros) de los ácidos nucleicos. Con esto también se podría decir que un ácido nucleico es un polinucleótido (un polímero de nucleótidos).
Pero, ¿qué es un ácido nucleico químicamente?, ¿cuál es esa característica común de cada uno de esos monómeros? Bueno, pues un ácido nucleico es, a nivel de monómeros, lo siguiente:
- Una pentosa.
- Una base nitrogenada.
- Un grupo fosfato.
En un ácido nucleico, la pentosa (que existen varios tipos distintos de pentosas) y el grupo fosfato (que existen varios tipos distintos de grupos fosfatos) son invariables en todos los monómeros de un mismo ácido nucleico. Es el tipo concreto de pentosa el que da nombre al ácido nucleico, así, el ARN se llama ácido ribonucleico porque su pentosa es la ribosa y el ADN se llama ácido desoxirribonucleico porque su pentosa es la desoxirribosa (que ha perdido; des-; un átomo de oxígeno; -oxi-, la ribosa -ribosa). En un monómero, al compuesto formado por la pentosa unida a la base nitrogenada se denomina nucleósido. Al conjunto de todas las pentosas y grupos fosfatos se le denomina esqueleto azúcar-fosfato.
ver mas en: http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/Estruadn/estruadn.htm#Inicio
Circuitos con chips de ADN
Un grupo de científicos del Instituto de Tecnología de California, el Caltech, ha creado la mayor computadora bioquímica a partir de moléculas de ADN. Para conseguirlo los investigadores reemplazaron el clásico silicio de los chips por moléculas de ADN, donde las hebras funcionaban como bits gracias a diversas reacciones químicas.
Ya en 2006 el mismo equipo de investigadores liderado por Erik Winfree, produjo el primer circuito bioquímico. En este primigenio experimento las moléculas de ADN funcionaban como puertas lógicas que formaban un entramado multicapas. Este circuito era aun muy pequeño (se componía de solo 12 moléculas de ADN) y muy lento cuando aumentaba el número de capas y por tanto la complejidad del sistema.
Ahora, gracias a la simplificación y la mejora de la fiabilidad de la ingeniería química de estas puertas lógicas, estos mismos investigadores han logrado crear circuitos cinco veces mayores. Como explica el propio Winfree, "esos circuitos eran más pequeños y utilizaban moléculas de ADN más complejas que dificultaban la revisión de errores en el sistema y generaban otros problemas". El nuevo desarrollo químico ha conseguido juntar 130 hebras de material genético a funcionar de manera conjunta.
En la computación tradicional las puertas lógicas, la base de la electrónica, están compuestas por transistores electrónicos unidos por chips de silicio formando circuitos. En el caso de los circuitos bioquímicos se tratan de moléculas suspendidas en tubos de agua salada. Los electrones fluyen a través del líquido y las puertas lógicas de ADN reciben y producen moléculas como señal. Estas señales moleculares viajan de una puerta específica a otra, conectando el circuito como si se tratara de un cable. En palabras de Winfree, "las moléculas están flotando en la solución saltando de una a otra. De vez en cuando un filamento encuentra la secuencia de ADN correcta enganchándose a la vez que otra hebra se desengancha y pasa a la solución, lo que permite una nueva reacción con otra hebra".
¿Para qué se podrá utilizar?
La pregunta que surge a partir de esta nueva investigación es evidente: ¿Se utilizará el ADN para crear microchips o ser introducirán microchips bioquímicos en el ser humano para controlar y medir ciertos parámetros? ¿Qué usos tendrán estas investigaciones? Desde el Caltech ponen un ejemplo claro: "en el futuro un circuito bioquímico sintético podría introducirse en una muestra de sangre, detectar los niveles de distintas moléculas e integrar la información de cara al diagnosis de una patología".
Además los investigadores han creado distintos circuitos de distintos tamaños. Estudiando el más largo de ellos, con 74 moléculas distintas de ADN, calculaba la raíz cuadrada de un número de cuatro bits tardaba unas 10 horas, una velocidad todavía muy lenta. Sin embargo, como explican desde Caltech, la finalidad de estos circuitos no es competir con la electrónica, sino dotar a los científicos del control sobre los procesos bioquímicos lógicos.
Aun así todavía queda mucho trabajo por desarrollar y como apunta la bioingeniería del Caltech Lulu Quian "estamos intentando compartir ideas que han tenido mucho éxito en el mundo de la electrónica como una representación abstracta de las operaciones computacionales, lenguajes de programación y compiladores y aplicarlos al ámbito biomolecular".
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